DE3742094C2 - Mehrspindelkopf mit Kühl- und Schmiermittelvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrspindelkopf von der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Ein Mehrspindelkopf dieser Art ist aus der CH 333 276 be­ kannt. Bei diesem Mehrspindelkopf, der nach Art eines Revol­ verkopfs betrieben wird und bei dem die einzelnen Spindeln nacheinander in Einsatz kommen, wird das Kühlmittel den Werk­ zeugen über jeweils einen Axialkanal in der Spindel an dem von der Werkzeugaufnahme abgewandten Ende zugeführt. Dazu greift ein vergleichsweise langes Rohr in den Axialkanal der Spindel ein, und dieses Rohr steht mit einer Kühl- oder Schmiermittelquelle in Verbindung. Die Länge des in den Spindelkanal eingreifenden Rohrs ist so gewählt, daß eine Axialverschiebung der Spindel relativ zu dem feststehenden Rohr möglich ist und dabei die Kühl- oder Schmiermittelzu­ fuhr nicht gestört wird. Über die Spaltdichtung zwischen dem Rohr und der Spindel austretende Leckage, die insbesonde­ re bei höheren Drücken nicht verhindert werden kann, gelangt auf die Außenflächen des Gehäuses, und es sind keine Maßnah­ men getroffen, um zu verhindern, daß diese zum Beispiel aus Wasser bestehende Leckage in den Getriebeinnenraum gelangt und Schmieröl verunreinigt. Die bekannte Anordnung ist auch nicht für den Betrieb der Werkzeuge mit hohen Geschwindigkei­ ten geeignet, da keine Maßnahmen getroffen sind, um dabei entstehende Wärme entweder günstig abzuführen oder so gleich­ mäßig über das Gehäuse zu verteilen, daß keine negativen Aus­ wirkungen auf die Bearbeitungsgenauigkeit entstehen.

Aus der DE 34 01 079 A1 ist ein Mehrspindelkopf bekannt, bei dem einem in jeder Spindel vorgesehenen Axialkanal das Kühl­ und/oder Schmiermittel an dem von der Werkzeugaufnahme ent­ fernten freien Spindelende entweder aus einer Kammer, in die das freie Spindelende ragt oder über ein Verbindungselement zugeführt wird, das mit der Spindel rotiert und unter Feder­ druck an einem Anschlußstutzen anliegt. Mit einer derarti­ gen Anordnung lassen sich weder störende Leckagen vermeiden noch bei hohen Drehzahlen und entsprechend hohen Kühl- und Schmiermitteldrücken die bestehenden Anforderungen an die Lebensdauer erfüllen.

Aus der DE 31 29 403 C2 ist eine Vorrichtung für die Kühlmit­ telzufuhr zu mit Kühlmittelkanälen versehenen, rotierenden Schneidwerkzeugen bekannt, wobei jeweils ein auf dem zylin­ drischen Werkzeugschaft angeordneter Kühlmittelring vorgese­ hen ist, der außen mit einer stationären Zuleitung verbind­ bar ist und innen einen mit den Kühlmittelbohrungen des Werk­ zeugschaftes in Verbindung stehenden Ringkanal aufweist. Da­ bei umfaßt der Kühlmittelring mit je einem an den Ringkanal angrenzenden und mit je einer auf den zylindrischen Werkzeug­ schaft passenden Bohrung versehenen Wandteil den Werkzeug­ schaft abdichtend. Um über einen längeren Zeitraum eine gute Abdichtung zwischen Kühlmittelring und Werkzeugschaft zu erreichen, besitzt der Werkzeugschaft im Bereich der bei­ den Bohrungen je eine gewindeartige, in den Ringkanal münden­ de Förderrille, die so ausgebildet ist, daß sich eine gegen­ sinnige Förderung von Kühlmittel ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mehrspindelkopf der ein­ gangs angegebenen Art unter gleichzeitiger konstruktiver Ver­ einfachung und Erleichterung der Montage so auszubilden, daß insbesondere auch bei höchsten Drehzahlen eine hohe Lebens­ dauer gewährleistet ist und eine Minimierung der Leckagen erzielt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die Erfindung wird ein kompakter Mehrspindelkopf von hoher Betriebssicherheit und Lebensdauer erhalten, bei dem aufgrund der Minimierung der reibungsbedingten Wärmeerzeu­ gung und der über die Kühlmittelkanäle erfolgenden Tempera­ turvergleichmäßigung im Gehäuse selbst bei dichter Packung der einzelnen Spindeln keine durch Wärmedehnungen bedingten Bearbeitungsungenauigkeiten entstehen. Außerdem wird durch die Kombination von Spaltdichtung und weiteren Dichtringen sowie eine entsprechende Leckageabführung sichergestellt, daß keine Gefahr des Eindringens von Kühl- oder Schmierfluid in den Getrieberaum erfolgt, der bei Mehrspindelköpfen mit Öl gefüllt ist und die die Spindeln antreibenden Zahnräder enthält.

Die im Patentanspruch 1 beschriebene Ausgestaltung ist ferti­ gungstechnisch günstig, führt zu einfachen Montagevorgängen und besitzt hohe Wirksamkeit.

Das Spindelende ist im Koppelbereich von zwei beabstandeten Dichtringen umschlossen, wobei in den zwischen den beiden Dichtringen gelegenen Bereich eine Testbohrung mündet und im Bereich des Spindelendes zumindest eine sich durch das Spin­ delgehäuse erstreckende Entlastungsbohrung mündet. Über die Entlastungsbohrung wird überschüssiges Kühl- und/oder Schmiermittel ab- bzw. rückgeführt. Die Testbohrung ermög­ licht es, eine evtl. schadhaft gewordene Dichtung zu ermit­ teln, da ein Austreten von Kühl- und/oder Schmiermittel an der Testbohrung ein Anzeichen dafür darstellt, daß ein Dich­ tungswechsel erforderlich ist.

Das Verbindungselement kann als Schraubelement oder mit Befe­ stigungsflansch versehenes Element ausgebildet sein, aber es ist gleichermaßen möglich, dieses Verbindungselement in das Verbindungsgehäuse unmittelbar zu integrieren und einteilig mit dem Spindelgehäuse auszuführen.

Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Teil­ darstellung eines Mehrspindelkopfs, wobei zwei gleichartig ausgebildete Spindelköpfe zu sehen sind.

In einem teilweise dargestellten Spindelgehäuse 4 sind mehre­ re Spindeln, deren Antrieb nicht gezeigt ist, drehbar gela­ gert, und diese Spindeln sind mit einem durchgehenden Axial­ kanal 6 versehen, über den eine Zuführung von Kühl- und/oder Schmiermittel zu den jeweiligen Bohr- und/oder Schneidwerk­ zeugen erfolgt.

Die Zuführung des von einer unter Druck stehenden Quelle kom­ menden Kühl- und/oder Schmiermittels geschieht über eine Kühlmittelzuführleitung 17 sowie im Gehäuse ausgebildete Boh­ rungen 18, welche jeweils mit einer Querbohrung 16 in Verbin­ dung stehen, die in einem Verbindungselement 11 ausgebildet ist, das über eine Spaltdichtung 12 mit der zugehörigen Spin­ del 5 gekoppelt ist und einen Axialkanal 13 aufweist, so daß sich zwischen der Kühlmittelzuführleitung 17 und dem Axialka­ nal 6 in der Spindel 5 ein durchgehender Strömungsweg er­ gibt.

Das Verbindungselement 11 ist in einer zylindrischen Gehäuse­ bohrung angeordnet, mit seinem Kopfteil bezüglich der Boh­ rungswandung abgedichtet und mit einem rohrförmigen Ab­ schnitt 14 versehen, der sich unter Ausbildung der bereits erwähnten Spaltdichtung 12 in eine koaxial zum Axialkanal 6 der Spindel 5 verlaufende zylindrische Erweiterung 15 am Spindelende 10 erstreckt. Diese zylindrische Erweiterung 15 besitzt größeren Durchmesser als der Axialkanal 6, und im Be­ reich der Spaltdichtung 12 ist der Außendurchmesser des Spin­ delendes vorzugsweise etwas verringert, so daß gegenseitig beabstandete Dichtringe 8 ohne Schwierigkeiten in der zylin­ drischen Bohrung angeordnet werden können, die das Kopfteil des Verbindungselements 11 aufnimmt.

Die gegenseitig beabstandeten Dichtringe 8 sind vorzugsweise PTFE-beschichtet, und die Lauffläche des Spindelendes 10, die mit diesen Dichtringen 8 zusammenwirkt, ist bevorzugt mit Chromoxid beschichtet.

Zwischen den beiden Dichtringen 8 mündet eine sich durch das Gehäuse 4 erstreckende Testbohrung 9, mittels der es möglich ist, eventuelle Schadhaftigkeit eines Dichtrings sofort fest­ zustellen, da in diesem Falle über die Testbohrung 9 Kühl­ und/oder Schmiermittel austreten würde.

Die endseitig in einem Lager 20 gelagerte Spindel 5 steht über ihren Axialkanal 6 demgemäß derart mit einer unter ver­ gleichsweise hohem Druck stehenden Quelle von Kühl- und/oder Schmiermittel in Verbindung, daß die Dichtringe 8 nur wenig mit Druck belastet sind, da es die eine erhebliche Längsab­ messung aufweisende Spaltdichtung 12 gestattet, den Druck in dem jeweils gewünschten Maße abzubauen. Wird die Spaltdich­ tung mit einem Rückfördergewinde ausgebildet, so kann ge­ zielt ein Druckabbau entsprechend den jeweiligen Forderungen stattfinden.

Am freien Spindelende aus der Spaltdichtung 12 austretendes Kühl- und/oder Schmiermittel wird über eine Entlastungsboh­ rung ab- bzw. rückgeführt.

Das Verbindungselement 11 ist in seinem Kopfbereich vorzugs­ weise mit einer Ringnut versehen, in die die Querbohrung 18 mündet. Auf diese Weise wird Einbau und Positionierung des Verbindungselements absolut unkritisch, da keine Ausrichtvor­ gänge erforderlich sind.

Das Verbindungselement 11 kann mit dem Gehäuse 4 verschraubt oder über einen Flansch 19 verbunden werden. In diesen Fäl­ len erfolgt die Montage des Verbindungselements 11 von der Gehäuserückseite her, aber es ist auch möglich, mit einem endseitig geschlossenen Gehäuse zu arbeiten, wie dies mit dem Bezugszeichen 21 angedeutet ist, und das Verbindungsele­ ment von der Spindelseite her in die entsprechende Aufnahme­ bohrung einzuführen.

Dieses zweckmäßigerweise aus Bronze hergestellte Verbindungs­ element ist im Falle der Befestigung über eine Schraub- oder Flanschverbindung besonders einfach von außen zugänglich.

Claims (10)

1. Mehrspindelkopf mit einer Anordnung zur Versorgung der jeweiligen Bohr- und/oder Schneidwerkzeuge mit Kühl­ und/oder Schmiermittel, wobei jede Spindel mit einem durchgehenden, in der Werkzeugaufnahme mündenden Axial­ kanal versehen ist, welcher an dem von der Werkzeugauf­ nahme entfernten freien Spindelende über ein Verbin­ dungselement an eine unter einem vorgebbaren Druck ste­ hende Kühl- und/oder Schmiermittelquelle angeschlos­ sen ist, das freie Spindelende und das Verbindungsele­ ment in Axialrichtung ineinandergreifend und unter Aus­ bildung einer Spaltdichtung gekoppelt sind, die das Kühl- und/oder Schmiermittel führenden Kanäle in der Spindel und im Verbindungselement zumindest im Koppel­ bereich im wesentlichen koaxial zueinander verlaufen, das Verbindungselement einen rohrförmigen Abschnitt auf­ weist, der koaxial zum Axialkanal in die im Koppelbe­ reich einen verringerten Außendurchmesser aufweisende Spin­ del eingreift und in eine im Verbindungselement ausge­ bildete Querbohrung mündet, und wobei für alle Kühl­ und/oder Schmiermittel führenden, untereinander in Verbindung stehenden Gehäusebohrungen eine gemeinsame Zuführleitung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der rohrförmige Abschnitt (14) des Verbindungsele­ ments (11) in eine koaxial zum Axialkanal (6) der Spin­ del (5) verlaufende, einen größeren Durchmesser als der Axialkanal (6) aufweisende zylindrische Erweite­ rung (15) am Spindelende (10) mit geringem Spiel ein­ greift,
daß alle einzelnen Spindeln (5) zugeordneten Koppelbe­ reiche in einem gemeinsamen, eine Gehäuserückwand bil­ denden Gehäuseteil (4) gelegen sind,
daß die Spindel (5) in dem einen verringerten Außen­ durchmesser aufweisenden Koppelbereich von zwei beab­ standeten Dichtringen (8) umschlossen ist, und daß im Bereich des Spindelendes (10) zumindest eine sich durch das Gehäuse erstreckende Entlastungsboh­ rung (7) mündet.

2. Mehrspindelkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltdichtung (12) als Rückfördergewinde ausge­ bildet ist, derart, daß bei sich drehender Spindel (5) eine der Strömungsrichtung in der Spaltdichtung (12) entgegengerichtete Förderwirkung erzielt wird.

3. Mehrspindelkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden der zylindrischen Erweite­ rung (15) und dem Ende des in diese Erweiterung (15) eingreifenden rohrförmigen Abschnitts (14) ein Verbin­ dungsraum ausgebildet ist, dessen axiale Abmessung ein Mehrfaches des Spaltdichtungsmaßes zwischen rohrförmi­ gem Abschnitt (14) und Spindelende (10) beträgt.

4. Mehrspindelkopf nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (11) über einen Flansch (19) mit dem Spindelgehäuse (4) verschraubt und der Außen­ durchmesser des Flansches (19) etwa gleich dem Außen­ durchmesser der die Spindel (5) endseitig umschließen­ den Lager (20) ist.

5. Mehrspindelkopf nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (11) von einem gesonderten Schraubdeckel gehalten ist, der in eine entsprechende Öffnung des Spindelgehäuses (4) einschraubbar ist.

6. Mehrspindelkopf nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement von der Spindelseite her eingesetzt und auf der von der Spindel (5) abgewandten Seite direkt oder indirekt an einer durchgehenden, nicht abnehmbaren Wand (21) des Spindelgehäuses (4) abgestützt ist.

7. Mehrspindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das als Einsatz ausgebildete Verbindungsele­ ment (11) aus Bronze besteht.

8. Mehrspindelkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den zwischen den beiden Dichtringen (8) gelege­ nen Bereich eine Testbohrung (9) mündet.

9. Mehrspindelkopf nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe (8) aus PTFE-beschichteten Ringen bestehen und daß die Lauffläche der Spindel (5) mit Chromoxid beschichtet ist.

10. Mehrspindelkopf nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Entlastungsbohrung (7) größer ist als der freie Strömungsquerschnitt der Testboh­ rung (9).